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起底我国电化学储能技术分布现状

   日期:2017-06-02     来源:电池中国网    浏览:837    评论:0    
什么是储能?
 
广义来讲,储能即能量存储,是指通过一种介质或设备,把一种能量形式用同一种或转换成另一种能量形式存储起来,需要以特定能量形式释放出来的循环过程。
 
狭义而言,储能是针对电能的存储,是指利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施。
 
从定义我们可知,广义储能是指所有能量的存储,包括储热和储电。而狭义的储能仅指电能的存储,本文讨论的“储能”即取其狭义。
 
储能技术分类
 
储能分为物理储能和化学储能,这两者的技术特点如下:
 
物理储能:抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等。
 
特点:采用水、空气等作为储能介质,储能介质不发生化学变化。
 
电化学储能:铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、镍氢电池等。
 
特点:利用化学元素做储能介质,充放电过程伴随储能介质的化学反应或者变化。
 
物理储能和化学储能的区别在于,储能介质是否发生化学变化。业内机构的统计数据显示,从2000年至2016年,我国储能市场累计装机规模各种储能方式中,蓄水储能占比最大,但增长缓慢。而以锂离子电池为代表的电化学储能却增长迅速,占比不断增加,电化学储能市场极具增长潜力。
 
电化学储能市场技术分布
 
据中关村储能产业技术联盟发布的《储能产业研究白皮书2017》统计数据显示,2016年,我国新增投运的电化学储能项目几乎全部使用锂离子电池和铅蓄电池,两类技术的新增装机占比分别为62%和37%。
 
2016年,在我国新增投运装机规模的同比增速方面,锂离子电池以256%的增速占据首位;此外,锂离子电池在可再生能源并网领域中的新增装机占比最大,高达70%;铅蓄电池在分布式发电及微网领域的新增装机占比最大,达69%。
 
从各技术的分布地域来看,锂离子电池在各地区均有分布,其中在东北、华中、华南、西北和西南占比最大;铅蓄电池在华北和华东地区占比最大;液流电池主要分布在东北地区。
 
但是从全球范围来看,2016年,新增投运的电化学储能项目主要采用锂离子电池、钠硫电池和铅蓄电池等储能技术,三种技术的新增装机规模共占全部新增项目装机规模的99%以上。从增速上看,钠硫电池的新增投运规模的同比增速最快,为2400%;其次是铅蓄电池,同比增速为563%。
 
可见,无论是全球储能市场还是中国储能市场,锂离子电池新增装机规模都居于首位,这反映了当前锂离子电池在储能技术中的主导地位。钠硫电池在国外有很多的应用,国内则较少;铅蓄电池在国内储能市场累计装机规模已经位于锂离子电池之后,这也反映了锂离子电池在储能领域替代铅蓄电池的大趋势。
 
电化学储能技术的企业分布
 
1、锂离子电池
 
锂离子电池储能性能较好,使用寿命长、循环次数高。一般情况下,锂电池可循环3000次左右,钛酸锂电池则高达25000次左右。锂离子电池自放电损耗小、能量转换效率较高,与其他电池相比,在各项性能方面都有较大的提高。通过上文我们知道,锂离子电池的新增装机规模在全球和国内都居于榜首,国内众多企业布局锂离子电池储能技术。
 
上海中兴派能能源科技股份有限公司(以下简称“中兴派能”)专注于磷酸铁锂储能系统的研发和生产,公司生产的磷酸铁锂电池系统具备配置灵活、可靠性高,应用于通信储能系统、数据机房、家庭光伏储能系统、机器人系统以及高压直流储能系统等应用场景。
 
猛狮科技旗下深圳市先进清洁电力技术研究院有限公司建设的德国Relzow100MW/200MWh锂电池储能电站,主要用于德国一次调频市场。电站全部采用了猛狮科技模块化储能集成技术与锂电池产品,具有响应迅速、使用寿命长等特点。同时,该项目还是中资企业在海外投资建设储能项目、参与电力运营的首个案例。
 
中天储能科技有限公司(以下简称“中天储能”)致力于锂电池储能项目的布局。2016年,中天储能锂电池产能达到2GWh,电力储能系统实现海外销售。2017年以来,公司已承接兆瓦级储能项目3个,具备了电力储能项目的工程总承包能力。
 
储能是钛酸锂电池的主要应用领域之一。截至2017年1月,采用银隆新能源钛酸锂技术的深圳宝清电池储能站已安全稳定运行六年。该储能站是我国首座投运的兆瓦级锂电池储能站,同时也是国家863项目和南方电网公司重点科技项目——“10MW电池储能站关键技术研究及试点”示范工程,六年的成功运营标志着我国企业已研究掌握并成功应用兆瓦级电池储能关键技术。
 
此外,浙江南都电源动力股份有限公司等企业也布局了磷酸铁锂储能技术路线。
 
2、铅蓄电池
 
铅蓄电池技术成熟,电池材料来源广泛,成本较低,其缺点是循环次数少,使用寿命短,在生产回收等环节处理不当易造成污染环境。研究者在铅蓄电池的负极中加入了活性炭形成铅炭电池。相对普通铅蓄电池,铅炭电池90分钟便可充满,减少了负极硫酸盐化现象,延长电池寿命,且功率密度也得到提高。铅炭电池是一种先进的铅蓄电池,也是铅蓄电池技术发展的主流方向。
 
南都电源储能技术路线以铅蓄电池为主。据了解,南都电源积极推广的铅炭电池技术商业化储能电站项目,具备显著的经济性优势。据测算,在0.9元/kWh的峰谷电价差下,仅通过削峰填谷模式,公司每1MWh储能电站的年运营利润总额约10万元左右,内部收益率高达11%。
 
经过多年沉淀,圣阳电源形成了成熟的铅炭电池技术,其生产的FCP铅炭电池,引进日本古河电池公司先进的铅炭技术及产品设计和制造经验,实现了70%DOD深循环次数超过4200次,设计寿命15年,应用于新能源接入、分布式发电、智能电网等。
 
双登集团是储能微网解决方案的提供商,目前已经形成了风光储微电网、削峰填谷储能电站、风光柴电混合基站供电系统、边海防供电系统等多种储能应用解决方案,拥有系列化、标准化、模块化的储能系统产品。在国网张北风光储输示范电站,配有12MWh铅蓄电池储能;在中广核祁连微网储能系统中,28MWh管式胶体铅酸蓄电池系统作为主电源,与锂电池配合实现微电网的稳定运行和能量优化管理。
 
此外,铅蓄电池生产企业还有天能电池、上海西恩迪等,这些企业的电池产品在储能领域有着广泛应用。
 
3、钠硫电池
 
钠硫电池是负极为钠(Na)、正极为硫(S)、电解质使用了精细陶瓷的蓄电池,其核心壁垒在于精细陶瓷技术。钠硫电池能量密度高达760Wh/kg左右,转换效率接近100%,电池循环次数高达2500次以上。然而不足是成本高昂,达2000美元/kWh左右;对工作环境要求苛刻,300℃方能启动,如果发生短路故障,温度会高达2000℃左右,因此对技术有着极高的要求,钠硫储能电池国外应用较多,国内未能大规模推广。
 
2015年5月,舟山秦唐新能源科技有限公司生产钠硫电池在深圳亮相,公司钠硫储能电池领域已获多项实用新型发明,包括硫置入固体电解质管中的单管钠硫电池装置、硫置入固体电解质管中的多管钠硫电池装置等。
 
2017年1月18日,超威集团与美国通用电气公司在浙江长兴举行钠盐电池项目签约仪式,结合双方产业、技术优势,共同创建合资公司,拓展钠盐电池的应用领域,迈出抢滩储能市场的关键性一步。双方将着力实施钠盐电池的生产、研发及销售,打造具有全球竞争力的专业化公司。
 
此外,芜湖海力实业有限公司从20世纪80年代初就开始研究钠硫电池,于2007年4月申请并获得了大功率钠硫电池的国家发明专利。国家电网在2009年年底曾表示,已经开发出可用于大规模储能的钠硫电池。
 
4、液流电池
 
液流电池采用正负极电解液单独循环的特殊结构,提高了化学反应效率。液流电池能量转换效率可达96%以上,能量密度达92Wh/kg,循环次数为13000次左右,使用寿命在20年左右。由于液流电池技术成熟度不高,体积较大,价格方面也不占优势,因此在国内应用并不广泛。
 
大连融科储能技术发展有限公司(以下简称“大连融科”)是全球唯一具备全钒液流电池全产业链技术开发和生产能力的企业。近年来,大连融科在全钒液流电池的核心领域和关键技术上实现了重大突破,在电解液、离子传导膜、双电极板等方面形成了完整的自主知识产权。公司的储能解决方案主要应用于公共服务设施、微网、新能源接入、用户侧储能等。
 
大力电工多年专注全钒液流电池储能系统的研究开发。目前,该公司已在钒电池领域申请多项专利,先后在印度、新加坡和国内等地开展了多个钒电池储能系统示范工程。
 

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